土木工程專業(yè)道橋方向畢業(yè)設(shè)計說明書

西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁畢業(yè)設(shè)計計算書 目 錄一般部分設(shè)計摘要.1Abstract.11.1地形簡介.11.1.1 地形、地貌.11.1.2 沿線筑路材料、水、電等建設(shè)條件.31.1.3 交通量資料.41.2 設(shè)計依據(jù).42 路線設(shè)計.52.1 道路技術(shù)等級確定.52.2 路線方案的擬定與比選.52.2.1 選線原則 .52.2.2 山嶺區(qū)選線要點. 62.2.3 平面設(shè)計技術(shù)指標的確定.62.2.4 路線方案擬定與比選.82.3 道路技術(shù)標準確定.92.4 道路平面設(shè)計.122.4.1 道路平面線性相關(guān)概念與要求.122.4.2 平曲線設(shè)計逐樁坐標表.142.5 道路縱斷面設(shè)計.162.5.1 縱斷面設(shè)計原則.162.5.2 平總組合設(shè)計 .162.5.3 最小填土高度的確定.172.5.4 橋梁、通道控制標高的確定.172.5.5 道路破長及坡度確定.173 道路橫斷面設(shè)計和路基設(shè)計.213.1 橫斷面布置及加寬、超高.213.1.1 橫斷面布置.213.1.2 路拱橫坡.213.1.3 超高及加寬.213.1.4 中央分隔帶形式及開口.213.2 路基設(shè)計.223.2.1 一般路基設(shè)計.223.2.2 路基壓實標準與壓實度.243.2.3 路基施工要求及注意事項.254 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計.264.1 路面類型及結(jié)構(gòu)層組合.264.1.1 設(shè)計原則.264.1.2 路面類型確定.26西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁4.1.3 標準軸載及軸載換算.274.1.4 路面結(jié)構(gòu)層組合.304.2 路面結(jié)構(gòu)層組成設(shè)計.314.2.1 基層組成設(shè)計.314.2.2 面層組合設(shè)計.334.3 路面結(jié)構(gòu)層厚度確定.364.3.1 確定土基回彈模量.364.3.2 擬定路面結(jié)構(gòu)及參數(shù).364.3.3 計算設(shè)計彎沉.364.3.4 計算容許彎拉應(yīng)力.374.3.5 按容許彎沉計算路面厚度.384.3.6 驗算彎拉應(yīng)力.394.4 路面施工要求.414.4.1 瀝青混凝土面層施工要求.414.4.2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工要求.414.4.3 二灰土底基層施工要求.424.4.4 路面施工步驟及施工工藝.425 道路排水設(shè)計及橋涵方案設(shè)計.455.1 道路排水設(shè)計.455.1.1 路基排水目的和要求.455.1.2 路基排水設(shè)計一般原則.455.1.3 排水系統(tǒng)設(shè)計.465.1.4 排水結(jié)構(gòu)物設(shè)計.465.2 橋涵方案設(shè)計.505.2.1 橋涵設(shè)計的基本要求.505.2.2 方案設(shè)計.515.3擋土墻作用 .525.3.1設(shè)計資料及斷面尺寸 .525.3.2 設(shè)計資料.525.4 斷面尺寸 .525.4.1上墻斷面強度驗算 .525.4.2土壓力和彎矩計算 .525.4.3截面應(yīng)力驗算 .525.5基頂截面應(yīng)力驗算 .525.5.1破裂角 .525.5.2土壓力 .525.5.3土壓力對驗算截面的彎矩 .525.5.4墻身自重及對驗算截面產(chǎn)生的彎矩 .525.5.5衡重臺上填料重及彎矩計算 .525.5.6截面強度驗算 .525.6基底截面強度及穩(wěn)定性驗算 .525.6.1破裂角 .525.6.2土壓力 .525.6.3土壓力對基底截面的彎矩計算: .52西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁5.6.4墻身和基礎(chǔ)自重及對基底截面產(chǎn)生的彎矩 .525.6.5衡重臺上填料重及對基底截面產(chǎn)生的彎矩 .525.6.6基底截面應(yīng)力和穩(wěn)定驗算 .526 道路工程量計算.526.1 路基土石方量計算.526.2 路面工程量計算.537 路基防護工程設(shè)計.557.1 植物防護.557.2 砌石護坡.558 工程預算編制 .568.1 工程預算編制的定義及作用 .568.2 預算編制的依據(jù)及編制項目表 .56結(jié)論 .58致謝 .59參考文獻 .60西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁1 設(shè)計原始資料和依據(jù)1.1 地形簡介1.1.1 地形地貌東 北 平 原 又 稱 松 遼 平 原 。 位 于 大 、 小 興 安 嶺 和 長 白 山 之 間 。 北 起 嫩 江中 游 ， 南 至 遼 東 灣 。 長 約 1000 公 里 ， 西 最 寬 處 約 400 公 里 。 主 要 由 遼 河 、 松 花 江 、 嫩 江 沖 積 而 成 。 大 部 分 海 拔 在 200米 以 下 。 長 春 附 近 松 遼 分 水 嶺 處 地 勢 稍 高 （ 200 250 米 ） 。 松 遼 分 水 嶺 以 南 稱 遼 河 平原 ， 以 北 稱 松 嫩 平 原 。 省 區(qū) 包 括 黑 龍 江 、 吉 林 、 遼 寧 三 個 省 和 內(nèi) 蒙 古 的 一 部 分 。 面 積約 35 萬 平 方 公 里 ， 是 中 國 面 積 最 大 的 平 原 。 東 北 平 原 由 三 部 分 組 成 。 北 部 叫 松 嫩 平原 ， 南 部 是 遼 河 平 原 ， 東 北 部 是 三 江 平 原 。 南 北 的 兩 塊 平 原 又 合 稱 松 遼 平 原 ， 是 東 北平 原 的 主 體 。 由 于 它 們 是 由 松 花 江 和 嫩 江 沖 積 而 成 ， 所 以 地 面 平 坦 ， 海 拔 多 在 200 米以 下 ， 站 在 平 原 上 遙 望 ， 平 疇 沃 野 ， 麥 浪 如 波 ， 好 一 派 遼 闊 大 平 原 的 景 象 。 東 北 的 三 江 平 原 則 是 一 個 低 洼 的 平 坦 平 原 。 過 去 這 里 是 一 個 山 間 盆 地 ， 每 到 雨 季 ，三 條 大 江 的 洪 水 滾 滾 而 來 ， 一 齊 涌 向 這 個 排 水 不 暢 的 低 洼 原 野 ， 造 成 江 水 泛 濫 。 再 加 上這 一 地 區(qū) 緯 度 較 高 ， 冬 季 漫 長 ， 氣 溫 較 低 ， 蒸 發(fā) 微 弱 ， 存 于 地 面 的 積 水 蒸 發(fā) 不 掉 ， 滲 不下 去 ， 更 排 不 出 去 ， 長 年 累 月 的 積 水 就 演 變 成 中 國 有 名 的 大 沼 澤 地 ， 成 為 “除 了 兔 子 就是 狼 ， 光 長 野 草 不 打 糧 的 北 大 荒 ”。 1949 年 以 后 ， 成 千 上 萬 的 部 隊 指 戰(zhàn) 員 ， 知 識 青 年 和 干 部 群 眾 ， 懷 著 開 發(fā) 邊 疆 ， 建設(shè) 祖 國 的 豪 情 壯 志 ， 奔 向 “北 大 荒 ”， 開 墾 了 成 千 上 萬 畝 的 荒 地 ， 建 立 了 數(shù) 以 萬 計 的 農(nóng) 場 ，苦 戰(zhàn) 在 這 千 古 荒 原 上 。 東 北 平 原 雖 然 冬 季 較 冷 ， 但 夏 季 卻 很 熱 ， 沼 澤 地 雖 然 多 ， 但 土 壤 中 水 分 充 足 。 人 民群 眾 充 分 利 用 不 利 條 件 中 的 有 利 因 素 。 最 大 限 度 地 利 用 土 層 深 厚 ， 耕 地 遼 闊 ， 有 大 面 積肥 沃 的 黑 土 ， 宜 林 則 林 ， 宜 牧 則 牧 ， 采 取 農(nóng) 、 林 、 牧 、 副 、 漁 綜 合 發(fā) 展 的 原 則 ， 在 人 跡罕 至 的 茫 茫 荒 原 上 ， 排 干 沼 澤 ， 開 墾 荒 地 ， 建 商 品 糧 基 地 ， 設(shè) 現(xiàn) 代 化 工 廠 和 新 農(nóng) 村 ，使 千 古 荒 原 變 成 萬 頃 良 田 ， 使 “北 大 荒 ”變 成 了 “北 大 倉 ”。1.1.2 沿線筑路材料、水、電等建設(shè)條件1)沿線筑路材料沿線筑路材料比較豐富，四季宜采，運輸方便，以購買為主。對于外購和內(nèi)采材料，分別調(diào)查了其類型、儲量、價格、運距等資料，并與協(xié)作單位簽定了書面協(xié)議。在兩階段外業(yè)勘察過程中已選取樣品進行室內(nèi)材料物理力學性質(zhì)和混合料配合比設(shè)計試驗。2)水路線所經(jīng)處有南秦河、赤水峪、西河、縣河等天然河流，水質(zhì)純凈，對混凝土無侵蝕性，供應(yīng)充足，均可作為工程用水。西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁3)電沿線電力情況供應(yīng)良好，110KV、35KV、10KV 輸電線路基本沿路線走向布設(shè)，具體工程用電可與地方電力部門協(xié)商解決。同時建議施工單位也要準備一定量的自發(fā)電，以備急需。1.1.3 交通量資料表 1.1 交通量表車型 小汽車 黃河 JN150 躍進 NJ130 解放 A10B 太脫拉 138交通量(輛/日) 3000 1200 1000 750 450預測交通量增長率為 6%1.2 設(shè)計依據(jù)根據(jù)批準的設(shè)計任務(wù)書、地質(zhì)勘測報告、國家關(guān)于公路設(shè)計施工的規(guī)范、 規(guī)程 、 標準等。如：1)公路路線設(shè)計規(guī)范(JTJ 0112006）2)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTG D502006）3)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF402004 ）4)公路排水設(shè)計規(guī)范(JTJ 0181997）5)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 0342000 ）6)公路自然區(qū)劃標準(JTJ 0011986）7)公路路基設(shè)計規(guī)范(JTGD302004）8)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD602004）9)公路工程技術(shù)標準(JTGB012003）10)公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 033-1995）2 路線設(shè)計2.1 道路技術(shù)等級確定由交通量組成表，折算成以小客車為標準進行計算,見表 2-1：表 2-1 交通量折算表車型 交通量（輛/日） 折算系數(shù) 折算交通量（輛/日）小汽車 3000 1.0 1500西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁黃河 JN150 1200 2.0 2400躍進 NJ130 1000 1.5 1500解放 A10B 750 1.5 1125太脫拉 138 450 2.0 900總 計 8925計算遠景設(shè)計年限平均晝夜交通量由公式（2-1）計算Nd=N0(1+) n-1 (2-1)式中 N d遠景設(shè)計年平均日交通量，輛/日；N0起始年平均日交通量，輛/日；年平均增長率，取 6%；n遠景設(shè)計年限，取 20年；所以 Nd=8925(1+6%)20-1=27004（輛/日）根據(jù)公路工程技術(shù)標準JTG B01-2003 ，擬定該條道路為雙向四車道的高速公路，設(shè)計車速為 80km/h,設(shè)計采用的服務(wù)水平為一級，采用整體式路基。2.2 路線方案的擬定與比選2.2.1 選線原則1)在路線設(shè)計和選線中，應(yīng)該盡量避開農(nóng)田，做到少占或不站高產(chǎn)田。2)路線設(shè)計應(yīng)在保證行車安全、舒適、迅速的前提下，使工程數(shù)量小，造價低，運營費用省，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。在工程量增加不大時，應(yīng)盡量采用較高的技術(shù)指標，不應(yīng)輕易采用最小指標或低限指標，也不應(yīng)片面追求高指標。3)選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測，查清其對工程的影響。一般情況下路線應(yīng)設(shè)法繞避特殊地基地區(qū)。當必須穿過時，應(yīng)選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取必要的工程措施。4)選線應(yīng)重視環(huán)境保護，注意由于公路修筑以及汽車運行所產(chǎn)生的影響與污染等問題。2.2.2 山嶺區(qū)選線要點山嶺地區(qū)，山高谷深，坡陡流急，地形復雜，路線平縱橫三方面都受到約束；同時地質(zhì)、氣候條件多變，都影響路線的布設(shè)。但山脈水系清晰，給選線指明了方向：不是順山沿水，就是橫越山嶺?？v面線形結(jié)合橋涵、通道、隧道等構(gòu)造物的布局，合理確定路基設(shè)計高度，縱坡不應(yīng)頻繁起伏，也不宜過于平緩。2.2.3 平面設(shè)計技術(shù)指標的確定1)直線西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁直線的最大長度應(yīng)有所限制，當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的措施。規(guī)范規(guī)定，高速公路同向圓曲線的最小直線長度不小于 6V、反向圓曲線的最小直線長度不小于 2V。本設(shè)計速度為 80km/h。2)圓曲線圓曲線是平面線形中常用的線形要素，圓曲線的設(shè)計主要確定起其半徑值以及超高和加寬。(1)圓曲線的最小半徑極限最小半徑一般最小半徑不設(shè)超高最小半徑表 2-2 圓曲線半徑 技術(shù)指標 一級公路（80km/h）一般最小半徑 400極限最小半徑 250路拱 %0.22500不設(shè)超高最小半徑 路拱 3350(2)圓曲線的最大半徑選用圓曲線半徑時，在地形條件允許的條件下，應(yīng)盡量采用大半徑曲線，使行車舒適，但半徑過大，對施工和測設(shè)不利，所以圓曲線半徑不可大于10000米。(3)圓曲線半徑的選用在設(shè)計公路平面線形時，根據(jù)沿線地形情況，盡量采用不需設(shè)超高的大半徑曲線。(4)平曲線的最小長度公路的平曲線一般情況下應(yīng)具有設(shè)置緩和曲線（或超高，加寬緩和段）和一段圓曲線的長度；緩和曲線長度：圓曲線長度：緩和曲線長度宜在：1：1：1 到 1：2：1 之間。平曲線的最小長度一般值：400m平曲線最小長度極限值?。?40m3)緩和曲線緩和曲線的最小長度一般應(yīng)滿足以下幾方面：(1)離心加速度變化率不過大;(2)控制超高附加縱坡不過陡;(3)控制行駛時間不過短;(4)符合視覺要求;西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁因此， 公路路線設(shè)計規(guī)范JTG D20-2006規(guī)定：高速公路（80）緩和曲線最小長度為 70m.。一般情況下，在直線與圓曲線之間，當圓曲線半徑大于或等于不設(shè)超高圓曲線最小半徑時，可不設(shè)緩和曲線。4)行車視距行車視距可分為：停車視距、會車視距、超車視距。公路路線設(shè)計規(guī)范JTG D20-2006 規(guī)定：高速公路（80）停車視距 St取 110m。2.2.4 路線方案擬定與比選路線設(shè)計是確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作，主要分為路線平面設(shè)計、路線縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計，三者應(yīng)既分開考慮又注意綜合。根據(jù)此路所處地區(qū)的自然地理環(huán)境、社會經(jīng)濟和技術(shù)條件，確定經(jīng)過路線方案的比選設(shè)計出一條符合一定技術(shù)標準，滿足行車要求，工程量最少最節(jié)省費用的路線。綜合考慮該地區(qū)自然條件、技術(shù)標準、工程投資等因素，初步擬定了兩個方案，方案一：從點（527.53，3702.53）開始，到達點（528.38，3703.86） ，線路總長為 1826m。該線路高差相對較小，所經(jīng)區(qū)域大部分是農(nóng)田，土石方工程量相對較小，由于縣河流經(jīng)此區(qū)域，需設(shè)大橋一座。該線路設(shè)置一條圓曲線，起點（527.51，3703.16） ，終點（528.13，3703.74） ，圓曲線轉(zhuǎn)角為 360，R=1200m，因半徑小于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設(shè)計設(shè)計車速為 80Km/h 時的不設(shè)緩和曲線的最小半徑，故需設(shè)緩和曲線，Ls=100m。方案二：從點（527.63，3702.53）開始，到達點（528.38，3703.86） ，線路總長為 1752.1m。該線路前半部分所經(jīng)區(qū)域大多為農(nóng)田，后半部分為重丘區(qū)，土石方工程量大。該線路設(shè)置一條緩和曲線，起點（527.63，3702.98） ，終點（528.18，3703.58） ，圓曲線半徑為 9.80，R=4500，該半徑大于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設(shè)計設(shè)計車速為 80Km/h 時的不設(shè)緩和曲線的最小半徑，故不設(shè)緩和曲線。表 2-3 方案比選方案一 方案二 優(yōu)缺點優(yōu)點：1.土石方工程量小，有利于環(huán)境保護2.橋梁規(guī)模相對較小，施工難度低缺點：優(yōu)點：1.平面線性指標高，行車舒適性好2.高邊坡數(shù)量少缺點：1.橋梁規(guī)模較大，施工難度較高西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁高速公路投資比較大，對所經(jīng)過地區(qū)的經(jīng)濟起重要作用，所以在修建過程中應(yīng)綜合考慮沿線地帶的自然地理特征，設(shè)計要特別注意線形設(shè)計，使之在視覺上能誘導視線，保持線形的連續(xù)性，讓司機和乘客在生理和心理上有安全感和舒適感，同時考慮到經(jīng)濟因素，盡量使工程量最小，造價最低。綜合考慮：1)從景觀、行車視覺上看，方案二優(yōu)于方案一;2)從路線平面指標上看，方案二較好;3)從規(guī)模及施工難度上看，方案一較好;綜合考慮以上各種因素,最終選擇方案二作為最終設(shè)計方案。2.3 道路技術(shù)標準確定1)高速公路四車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量 25000-55000輛/日，六車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量 45000-80000輛/日。2)高速公路和具有干線功能的一級公路的設(shè)計交通量應(yīng)按 20年預測。3)高速公路設(shè)計應(yīng)做好總體設(shè)計，使各種技術(shù)指標的設(shè)置與平縱橫線形組合恰當，平面順適，縱面均衡；各構(gòu)造物的選型與布置合理、實用、經(jīng)濟。4)車道寬度應(yīng)符合規(guī)定要求，設(shè)計速度 80km/h的車道寬度為 3.75m，設(shè)計速度 100km/h的車道寬度為 3.75m。5)高速公路、一級公路各路段的車道數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計交通量、采用的服務(wù)水平確定。1.平面線形指標略低，但可滿足要求2. 征地規(guī)模較大 3.軟基處理面積過大 2.拆遷量大，土石方工程量大西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁6)高速公路、一級公路整體式斷面必須設(shè)置中間帶。中間帶由兩條左側(cè)路緣帶和中央分隔帶組成，其各部分寬度應(yīng)符合規(guī)定的要求。設(shè)計時速 80km/h中央分隔帶寬度的一般值為 2.00m，最小值為 1.00m；左側(cè)路緣帶寬度一般值0.50m，最小值 0.50m；中間帶寬度一般值 3.00m，最小值 2.00m。7)路肩寬度應(yīng)符合規(guī)定。高速公路設(shè)計時速 80km/h右側(cè)硬路肩一般值為2.50m，最小值為 1.50m，土路肩寬度一般值取 0.75m，最小值取 0.75m。高速公路、一級公路應(yīng)在右側(cè)硬路肩內(nèi)設(shè)右側(cè)路緣帶，其寬度為 0.50m。高速公路的右側(cè)硬路肩寬度小于 2.50m時，應(yīng)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶寬度應(yīng)為3.50m，有效長度不應(yīng)小于 30m，間距不宜大于 500m。8)高速公路、一級公路的互通式立體交叉、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、公共汽車?？空尽⒐芾碓O(shè)施等的出入口處，應(yīng)設(shè)置加減速車道。高速公路、一級公路以及二級公路的連續(xù)上坡路段，當通行能力、運行安全受到影響時，應(yīng)設(shè)置爬坡車道。爬坡車道寬度應(yīng)為 3.50m。9)各級公路路基寬度應(yīng)符合規(guī)定。高速公路四車道設(shè)計時速 80km/h的路基寬度一般值為 24.50m，路基寬度最小值 21.50m。各級公路路基寬度為車道寬度與路肩